Μελέτη των ιστοπαθολογικών αλλοιώσεων και της παρουσίας της πρωτείνης β του αμυλοειδούς (Αβ) στον εγκέφαλο παρήλικων γατών

Abstract

A wide variety of age-related changes has been described in the brain of many species. The aim of this study was to detect the histological lesions as well as the peptides of Αβ-forming amyloid deposits in the aged feline brain. Additionally, an effort was made to assess the usefulness of the cat as a natural animal model of normal aging and neurodegenerative diseases in humans. 20 aged cats (7,5-21 years old) and 3 control cats (0,6-3 years old) were used in this study. The cats were either admitted dead for necropsy or euthanised due to debilitating non-neurological disorders. The brains were routinely fixed and samples were collected from the frontal, parietal and temporal lobes, the hippocampus, the corpus striatum, the thalamus, and the cerebellum, for histological and immunohistochemical examination. Subsequently, serial paraffin sections from all samples were stained with hematoxylin and eosin (HE), periodic acid Schiff (PAS), Kluver-Barrera’s luxol fast blue, modified alkaline Congo red and modified Bielschowsky. Single-labelling immunostaining by avidin-biotin peroxidase complex (ABC) method was also performed on adjacent sections, to detect ΑβPP and other Αβ peptides as well as to examine the reaction of astrocytes. Histologically, diffuse fibrosis of the choroid plexus and the meninges was seen. Vascular fibrosis and/or hyalinosis were detected in the same tissues as well as in the brain parenchyma. Μeningeal and choroid plexus vessels were often calcified. The perivascular presence of PAS- positive foamy cells was an invariable feature. Satelitosis, neuronophagia and PAS positive granular lipofuskin deposits within the cytoplasm of neurons and microglial cells were also constant findings. Neuronal degeneration and necrosis were found in all samples examined. The intensity of degenerative and necrotic lesions correlated positively with the age of the cats. White and grey matter vacuolation, neuraxonal degeneration, reactive gliosis, and presence of lafora bodies and spheroids, were additional findings in all aged animals. In a few brains, spherical to ovoid structures stained exclusively with H-E were occasionally noticed. The immunohistochemical study revealed age-dependent isomorphic gliosis and accumulation of AβPP exclusively into the cytoplasm of both neuronal and choroid plexus epithelial cells. Moreover, Aβ42 and Aβ40 peptides and less commonly Aβ (8-17) and Panβ (15-30) were evident in the neuronal cytoplasm, the wall of meningeal and parenchymal vessels as well as in the neuropil and the extracellular space of the white matter. The SP consisted of non-fibrillar Aβ and were classified into two distinct types: diffuse and stellate. The diffuse SP were divided into two subtypes: condensed and cloud-like, both comprising mainly of Aβ42 and Αβ40 peptides. In contrast, the stellate SP were formed exclusively by Aβ42. Finally, it is noteworthy that the Aβ40 and Αβ42 peptides were also detected in the cytoplasm of choroid plexus epithelial cells. The histopathological findings and the depositions of Αβ were gradually increased with age. The spectrum of lesions characterizing the aged cats was not observed in the brains of the control animals. A comparative study of brain lesions among aged animals of different breeds concluded that Σιάμ cats appear to be more susceptible to age-related lesions than DSH and DLH. In conclusion, the histopathological findings, the localization and nature of total Aβ and of Aβ peptides and the reaction of astrocytes in the brain of aged cats is similar in many ways with those of humans with AD or non-demented aged humans. Thus, we suggest that the cat may be a suitable animal model of human neurodegenerative and age-related diseases.

Αλλοιώσεις του εγκεφάλου που συνδέονται με την πάροδο της ηλικίας, έχουν αναφερθεί σε διάφορα είδη ζώων και τον άνθρωπο. Στην παρούσα έρευνα μελετήθηκαν οι ιστοπαθολογικές αλλοιώσεις, καθώς και η παρουσία των διάφορων πεπτιδίων της πρωτεΐνης Αβ, τα οποία συγκροτούν τις εναποθέσεις β αμυλοειδούς, στον εγκέφαλο των παρήλικων γατών. Επίσης, εκτιμήθηκε η δυνατότητα χρησιμοποίησης της γάτας ως ζώο-πρότυπο για τη μελέτη της γήρανσης και των διάφορων νευροεκφυλιστικών νοσημάτων του ανθρώπου. Για την έρευνα αυτή χρησιμοποιήθηκαν συνολικά 23 γάτες από τις οποίες οι 20 ήταν παρήλικες (7,5-21 ετών) και οι 3 νεαρής ηλικίας (0,6-3 ετών). Οι τελευταίες χρησιμοποιήθηκαν ως μάρτυρες. Τα ανωτέρω ζώα δεν εμφάνιζαν κλινικά συμπτώματα, που να προέρχονται από το ΚΝΣ και ιδιαίτερα από τον εγκέφαλο. Μετά το θάνατο ή την ευθανασία των ζώων λαμβάνονταν αμέσως ιστοτεμάχια από το μετωπιαίο, το βρεγματικό και τον κροταφικό λοβό, τον ιππόκαμπο, την παρεγκεφαλίδα, το θάλαμο και το ραβδωτό σώμα για ιστοπαθολογική και ανοσοϊστοχημική εξέταση. Ειδικότερα, για την ιστοπαθολογική εξέταση όλων των παραπάνω περιοχών χρησιμοποιήθηκαν διαδοχικές τομές παραφίνης και εφαρμόστηκαν συνολικά 5 ιστολογικές μέθοδοι (Η-Ε, PAS, Kluver-Barrera, τροποποιημένες χρώσεις του ερυθρού του Κογκό και Bielschowsky). Παράλληλα, για την ανοσοϊστοχημική εξέταση εφαρμόστηκε η μέθοδος ABC με στόχο την ανίχνευση, τόσο της ΑβPP και των διάφορων πεπτιδίων της Αβ, όσο και του βαθμού ενεργοποίησης των αστροκυττάρων. Οι ιστοπαθολογικές αλλοιώσεις χαρακτηρίζονταν από την παρουσία ίνωσης, που αφορούσε το χοριοειδές πλέγμα και τις μήνιγγες, καθώς και ίνωσης ή/και υαλίνωσης, που διαπιστώθηκαν στα αγγεία των ίδιων περιοχών και του εγκεφάλου. Επιπλέον, σχετικά συχνό εύρημα αποτελούσε η ασβεστοποίηση των αγγείων των μηνίγγων και του χοριοειδούς πλέγματος. Επιπρόσθετα, χαρακτηριστική ήταν η διαπίστωση στον εγκέφαλο αρκετών ζώων, της παρουσίας μικρονευρογλοιακών κυττάρων, που εντοπίζονταν συνήθως περιαγγειακά και έφεραν κενοτόπια στο κυτταρόπλασμά τους. Η δορυφόρωση, οι νευρωνοφαγίες και η συγκέντρωση κοκκίων λιποφουσκίνης στο κυτταρόπλασμα των νευρώνων και των μικρονευρογλοιακών κυττάρων αποτελούσαν σταθερά ευρήματα για όλα τα παρήλικα ζώα που εξετάστηκαν. Η εκφύλιση και η νέκρωση των νευρώνων διαπιστώθηκαν σε όλες τις περιοχές του εγκεφάλου των παρήλικων γατών, με την έντασή τους να αυξάνεται με την πάροδο της ηλικίας. Τέλος, σωμάτια Lafora, σφαιροειδή, κενοτόπια στη φαιά και τη λευκή ουσία του εγκεφάλου, εκφύλιση των νευρικών ινών και ενεργοποίηση των αστροκυττάρων διαπιστώθηκαν στην πλειονότητα των εγκεφάλων που εξετάστηκαν, ενώ λίγα ήταν τα περιστατικά στα οποία παρατηρήθηκαν σωμάτια που ανιχνεύονταν μόνο με τη χρώση Η-Ε.